原油添加降凝劑輸送工藝

1、培訓(xùn)內(nèi)容培訓(xùn)內(nèi)容 原油流變性基礎(chǔ)，原油流變性，流變性測試儀，流變性測試技術(shù)等。溫輸送和加熱輸送技術(shù)，包括輸油泵工藝技術(shù)；如何提高三高原油（高含臘、高粘度和高凝點(diǎn)）的集輸效率；高凝原油輸送工藝，原油添加降凝劑和減阻劑工藝。 原油添加降凝劑輸送工藝原油添加降凝劑輸送工藝 n 原油熱處理雖然解決了一些含蠟原油的低輸量問題，隨著研究的深入及應(yīng)用中遇到的困難，人們發(fā)現(xiàn)熱處理的效能是有限的；1、它受到原油組成的膠蠟比的限制，許多石蠟基原油熱處理效果并不顯著。2、處理效果的穩(wěn)定性不是很好，在管道輸送過程中易受溫度、剪切等外界條件影響惡化。3、熱處理所需的最佳溫度往往需要設(shè)置冷、熱油熱交換量較大的換熱器，所需

2、額外投資很大，并需改造內(nèi)流程。這些因素促使人們開始轉(zhuǎn)向研究更高效的原油改性技術(shù)，降凝劑逐步引起高度重視。 n 降凝劑是一種與原油析出的蠟有一定適配性的化學(xué)物質(zhì)，在蠟溶解狀態(tài)下將降凝劑加入，當(dāng)蠟析出時(shí)與之相互作用，以阻滯蠟在平面擴(kuò)展并使蠟晶具有相互排斥能力，達(dá)到改善低溫流動(dòng)性的目的。 一、影響降凝劑效果的因素 n 降凝劑的降凝作用是通過改變蠟晶的結(jié)構(gòu)和形狀達(dá)到的，因此，其作用對象是石蠟基或含蠟高的混合基原油?？梢哉f原油中的石蠟、膠質(zhì)、瀝青的含量、種類及碳數(shù)分布諸多因素影響著降凝劑的降凝效果。也就是說，不同的含蠟原油對降凝劑有很強(qiáng)的選擇性。目前，國內(nèi)外對降凝劑的機(jī)理還沒有完善的的定論，仍在討論中，

3、致使降凝劑的合成與應(yīng)用只能更多地依靠篩選和效果評定。n 影響降凝劑效果的外部因素有加劑量，加劑后的處理溫度，其后降溫速率與方式，剪切歷史與重復(fù)加熱等。 n 加劑量是關(guān)系降凝效果的重要因素，是影響運(yùn)行成本的重要因素。由于降凝劑的價(jià)格很高，如為追求降凝效果一味增加劑量就會(huì)失去添加降凝劑的意義，另外，加劑量與效果不是線性的，高于某個(gè)臨界值效果明顯趨于平緩。這是應(yīng)用中要注意的問題。n 同原油處理中所遇到的問題一樣，處理溫度、降溫速率和方式也影響著降凝效果。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，降凝劑的注入溫度無關(guān)緊要，只需在達(dá)到處理溫度之前注入即可，降凝劑注入后，若處理溫度過低，即使加大劑量也得不到滿意的結(jié)果，反之處理

4、溫度過高，可能引起原油中微晶蠟的溶解，降低降凝效果。因此每種原油添加降凝劑的處理溫度應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)和技術(shù)比較加以選取。將原油最佳熱處理溫度作為添加降凝劑的處理溫度可獲得顯著的降凝、降粘效果。這實(shí)際表現(xiàn)出添加降凝劑和熱處理降凝有著綜合的效應(yīng)，有人稱這一過程為綜合處理。 n 剪切對降凝效果的影響應(yīng)分為幾個(gè)方面來看：實(shí)驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用表明，加降凝劑處理的原油經(jīng)受管道剪切后，對降凝效果沒有什么影響，經(jīng)泵剪切的影響如果是在析蠟高峰溫度以上進(jìn)泵，此時(shí)原油近乎單相體系，經(jīng)泵剪切有助于降凝劑的均勻分散，而不會(huì)有不利影響。如果在析蠟高峰溫度區(qū)間過泵，降凝效果稍有降低，過一次泵大約會(huì)使原油的凝點(diǎn)上升12。在低于析蠟高峰溫

5、度區(qū)間過泵，從理論上講不會(huì)有太大影響，但有待于在實(shí)踐應(yīng)用中或?qū)嶒?yàn)中驗(yàn)證。 n 經(jīng)加降凝劑綜合處理后，凝點(diǎn)下降程度達(dá)不到使所有中間站停爐。如果這時(shí)原油重復(fù)加熱的溫度為最佳處理溫度時(shí)，降凝劑的效果與第一次綜合處理相同；重復(fù)加熱溫度為最差處理溫度時(shí)，原油的流變性質(zhì)將嚴(yán)重惡化，這應(yīng)給予高度重視。在管輸過程中原油溫度回升的原因還有過泵剪切，或加熱輸送改為加降凝劑輸送，某些站加熱爐停運(yùn)，但溫度場仍然居高不下，會(huì)使經(jīng)過的原油溫度回升。這時(shí)溫度上升幅度不大，但對原油流變性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。二、降凝劑在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 n 降凝劑是烴的衍生物或酯的共聚物，它與原油中的石蠟發(fā)生共晶與吸附作用，降低蠟晶生成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)

6、構(gòu)的溫度和強(qiáng)度。通常，經(jīng)過加降凝劑處理的改性原油，其凝點(diǎn)比不加降凝劑處理的原油下降10左右，低溫下的粘度可下降80以上，大大改善了原油的流動(dòng)性，這為在維持運(yùn)行壓力基本不變的情況下，降低進(jìn)站溫度提供了保障。一般來說，原油凝點(diǎn)下降多少度，其進(jìn)站溫度可以下降多少度。 n 由于原油改性本身是屬于物理變化，不存在化學(xué)成分變化，原油的析蠟溫度不變。當(dāng)輸油管線的溫度降低時(shí)，將有更多的蠟和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)被析出，同凝油和其它雜物一起貼附在管壁上。這樣，即減小了傳熱系數(shù)，又縮小了管道的有效輸送截面，正好符合低輸量情況下提高原油流速、減少散熱損失是十分有利的。這意味著在同樣輸量和地溫下，加劑改性原油的輸送距離與純熱原

7、油相比可以被大大延長，對于現(xiàn)有熱輸管道，其站間距和設(shè)備能力都已固定，則可以降低輸送過程中的能源消耗。 n 管道局對加降凝劑輸送工藝的研究開始于80年代初。1983年進(jìn)行了江漢外輸原油加劑輸送試驗(yàn)，并獲得成功。19961997年，與美國?？松‥XXON）公司合作，對中原、長慶、南陽等外輸原油進(jìn)行了大量的加降凝劑室內(nèi)試驗(yàn)和評定工作，為降凝劑的研制及在低輸量管線上的應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。從1986年開始，管道局與有關(guān)院校、單位合作，先后研制出了適應(yīng)于我國原油特點(diǎn)的CE、GY降凝劑，并廣泛應(yīng)用于低輸量管線。目前，臥果的加降凝劑輸送工藝技術(shù)已處于世界領(lǐng)先地位，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

8、 n 中洛輸油管道（以下簡稱中洛線或中洛復(fù)線），管道總長為284km，管徑為426610mm。年設(shè)計(jì)輸油能力為500104 t/a。但自1992年投產(chǎn)以來，由于油田產(chǎn)量不足，年輸油量只有190104 t左右。為了維持低輸量運(yùn)行，管道局采用美國?？松旧a(chǎn)的降凝劑，在該線上進(jìn)行了加降凝劑輸送工業(yè)性試驗(yàn)?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，中原外輸原油加降凝劑后，流變性得到明顯改善，降凝、降粘效果顯著。在150mg/L注入量下，原油凝點(diǎn)、粘度分別下降39和89。這是在國內(nèi)長輸管道上進(jìn)行的首次加降凝劑輸送試驗(yàn)，證明加降凝劑輸送工藝在長輸管道上的應(yīng)用是可行的。 n 從1986年9月起，經(jīng)多次加降凝劑處理現(xiàn)場試驗(yàn)，制定了全

9、年加降凝劑輸送運(yùn)行方案，即1、2、3月份六站點(diǎn)爐，出站溫度為65；4月份和12月份六站點(diǎn)爐，出站溫度為60；56月、1011月全線三站點(diǎn)爐，出站溫度為65。這樣的運(yùn)行方案付諸實(shí)施后，與正反輸相比，每年可節(jié)約原油7500 t，扣除降凝劑費(fèi)用，可獲得477萬元的經(jīng)濟(jì)效益。 n 隨著中洛復(fù)線輸量的繼續(xù)下降，1996年進(jìn)行了加劑停輸試驗(yàn)。在地溫16條件下，全線停輸30h，出站溫度由65降低到43.5。在地溫23條件下，全線停輸44h，出站溫度由65降低到45。經(jīng)長時(shí)間的降溫過程，原油的流變性變化不大，加降凝劑改性停輸試驗(yàn)，摸索出了不同地溫條件下的許可停輸時(shí)間，指導(dǎo)了以后低輸量間歇輸送的生產(chǎn)實(shí)踐。199

10、6年中洛復(fù)線共停輸23次609h，與正反輸相比減少能源費(fèi)用113萬元。 n 加降凝劑運(yùn)行的管道還有魏荊輸油管道、馬惠寧輸油管道、濮臨輸油管道、魯寧輸油管道等。雖使用降凝劑的品種不同，但都取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 原油添加減阻劑輸送工藝原油添加減阻劑輸送工藝 n 減阻劑是一種減少液體管道內(nèi)摩阻損失的化學(xué)制品，是高分子聚合物，屬碳?xì)浠衔?。工業(yè)上應(yīng)用的減阻劑相對分子質(zhì)量一般在106107之間。 一、減阻劑的減阻機(jī)理一、減阻劑的減阻機(jī)理 n 液體在管內(nèi)流速較低時(shí)，液體流動(dòng)為層流狀態(tài)，其摩阻壓力損失隨流速增大呈線性增加。當(dāng)在較高流速時(shí)，液體流動(dòng)的層流結(jié)構(gòu)便被破壞，形成了紊流狀態(tài)。在紊流狀態(tài)下，大量的能量

11、被消耗于渦流或其它隨機(jī)運(yùn)動(dòng)之中，因此，流體壓力損失也就迅速增加（非線性）。在紊流狀態(tài)時(shí)，管道的中心區(qū)是紊流核心區(qū)，流體運(yùn)動(dòng)為渦流和隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)大部分流體處在這一區(qū)內(nèi)。最靠近管壁的很少的液體運(yùn)動(dòng)為層流。在這兩者之間為一過渡區(qū)。 n 當(dāng)減阻劑通過注入系統(tǒng)注入管內(nèi)時(shí)，這種高分子聚合物便均勻擴(kuò)散，并通過分子相互作用，改變管壁附近（過渡區(qū)）油的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使其在同一方向上運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)大了已有的層流區(qū)，從而減少了流體的能量消耗，降低了摩阻損失。在原輸量下降低了運(yùn)行壓力，在原輸送壓力下增加了輸量。有效的減阻劑應(yīng)具有以下性能： n（1）可溶性。減阻劑必須可溶于所輸送的原油中。n（2）剪切穩(wěn)定性。減阻劑必須足夠穩(wěn)定

12、，在絮流的管流中不至于講解而影響減阻效果。n（3）下游效應(yīng)。用于輸油管道的減阻劑不應(yīng)對煉廠設(shè)備有影響，也不影響成品油的性能。n 目前國際上生產(chǎn)的減阻劑，有水溶劑和油溶劑兩類。由于是百分之百的碳?xì)浠衔?，對原油及成品油的物理性質(zhì)不會(huì)引起變化，經(jīng)過煉廠分析測試，對煉油工藝無任何副作用。 n 概括的說，管內(nèi)流體紊流程度越高，其減阻性能越好。減阻劑的減阻性能隨著流速的增大和流體粘度的減少而增大。一般流體的雷諾數(shù)大于50006000以上時(shí)，減阻劑才能發(fā)揮其減阻作用。n減阻劑在某段管路中的減阻率按下式計(jì)算：n減阻率 n式中，P0未加減阻劑前摩阻損失；n P1加減阻劑后摩阻損失。%100010pppn 減阻

13、劑對剪切很敏感，當(dāng)遇到管路三通、彎頭、半開啟閥門、管徑變小和泵剪切等情況時(shí)，其減阻性能會(huì)受到不同程度的影響。特別是離心泵的高速剪切，將使其高分子長鏈被打碎，而失去減阻作用。 二、減阻劑在輸油管道中的應(yīng)用二、減阻劑在輸油管道中的應(yīng)用 n 減阻劑的作用之一就是用來增加管道輸量。自80年代初以來，在世界范圍內(nèi)，幾百條輸油管道都陸續(xù)應(yīng)用了減阻劑。我國在80年代中期也開始在原油管道上進(jìn)行加減阻劑的試驗(yàn)，取得了一定的效果。例如，鐵嶺大連輸油管道（以下簡稱鐵大線），當(dāng)時(shí)，根據(jù)東北原油供銷情況，急需將目前已滿負(fù)荷運(yùn)行的鐵大線進(jìn)一步提高輸量。 一般來說，提高運(yùn)營管道輸量有以下集中方案可供選擇： n在需要的泵站增

14、加泵的功率或更換更適合的泵；n增建增壓站；n敷設(shè)副管；n注入減阻劑。n 由于加減阻劑減阻增輸?shù)姆桨妇哂型顿Y少、見效快、操作簡便、又適合于管道承壓能力達(dá)到了極限的管道。而鐵大線增輸屬于季節(jié)性調(diào)節(jié)，具有時(shí)間性強(qiáng)、斷續(xù)操作的特點(diǎn)，并且鐵大線屬于滿負(fù)荷運(yùn)行管線，管壓已經(jīng)達(dá)到極限，利用加減阻劑實(shí)現(xiàn)增輸，對鐵大線來說屬于最佳方案，如圖1是鐵大線加減阻劑前后管路曲線比較。 n圖1 加減阻劑后管路特性比較n1加減阻劑之前的管路曲線；2加減阻劑之后的管路曲線；3管路限壓n由圖1可以看出，加減阻劑后Q2Q1，增加了輸量。 三、減阻劑在我國輸油管道三、減阻劑在我國輸油管道上的應(yīng)用前景上的應(yīng)用前景 n（1）對現(xiàn)有管道

15、在不改變現(xiàn)有設(shè)備條件下，可以采用加減阻劑的辦法增加輸量。特別是在卡脖子段，加減阻劑后就可以提高輸量，使整個(gè)管道輸量增加。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。我國油田產(chǎn)量變化幅度比較大，為增加管道輸送彈性，適應(yīng)油田產(chǎn)量的變化，應(yīng)用加減阻劑技術(shù)是有重大現(xiàn)實(shí)意義的。在80年代中期曾有一條原油管道，因油田增產(chǎn)，需要提高輸量，當(dāng)時(shí)采用了增加泵站的辦法，花了3000多萬元增建了6個(gè)泵站，結(jié)果因?yàn)橛吞锂a(chǎn)量未上去，泵站白建了，浪費(fèi)了大量的資金。n 青海油田的花土溝至格爾木輸油管道，原設(shè)計(jì)輸油能力未每年100104 t，最近一個(gè)時(shí)期，油田蟬聯(lián)上升，要求管道輸送能力增加到每年150104 t。若按傳統(tǒng)增加機(jī)械動(dòng)力的方法，需將原來4

16、個(gè)熱站全部改建為熱泵站，原來3個(gè)熱泵站也需要改造擴(kuò)建。不僅時(shí)間不允許，而且資金投入大。他們與美國貝克管道化學(xué)品公司合作進(jìn)行加減阻劑試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明，在不增加任何輸油泵的情況下，使用FLOXL減阻劑，可以很容易地實(shí)現(xiàn)150104 t的年輸量，其所需費(fèi)用遠(yuǎn)低于擴(kuò)建泵站的投資。n（2）我國東部輸油管網(wǎng)已運(yùn)行20年以上，由于腐蝕，管道強(qiáng)度下降，在保持輸量不變完成輸油任務(wù)的前提下，通過加減阻劑運(yùn)行，可以減少輸送壓力，確保管道安全運(yùn)行。n（3）隨著燃料油和電的價(jià)格上漲，輸油管道的運(yùn)行費(fèi)用迅速增長，特別是電力費(fèi)用在輸油成本中的比例更大。為了減少能源消耗，降低成本，在減阻劑價(jià)格適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，可以采用加減阻劑的方法，減少開崩臺數(shù)，甚至可停掉某些泵站，保持管道輸送能力不變，可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 n（4）在老管線技術(shù)改造中，可以利用加減阻劑工藝，把中間可以越站的泵站先不改造，或少更換泵機(jī)組，從而減少改造投資和改造后的運(yùn)行費(fèi)用。也可以用加減阻劑的方法停掉某些條件艱苦、環(huán)境惡劣的泵站，把人員減下來。如格爾木至拉薩的輸油管道，途經(jīng)平均海拔都在3000米以上的青藏高原，有相當(dāng)多的泵站地處海拔4700米以上，人的生存非常困難。完全可以采用加減阻劑和自動(dòng)化技術(shù)，把油的中間泵站關(guān)閉，把人員減下來。這不僅可獲得顯著